高速公路樞紐立交方案研究

游曉英

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

1 項目概況

山西黎城至霍州高速公路是國家高速公路網規劃第6橫線——G22青島至蘭州高速公路長治至延安聯絡線（G2211）的重要組成部分，也是山西省高速公路規劃“四縱十五橫三十三聯”中第十橫的重要組成部分。項目起點位于黎城縣幸福莊村，設黎城西樞紐與青蘭高速公路連接，途經長治市、臨汾市，終點位于霍州市觀堆村西與京昆高速公路（G5）交匯并接霍州—永和關高速公路，構成山西省東南部通道主骨架[1]。

黎城西樞紐互通位于該項目起點，與長治至邯鄲高速公路（G22）K926+580處交叉，交角95°，距長邯高速公路黎城互通約4.5 km。樞紐位于黎城縣坑南村西，該樞紐互通主要為黎霍、長邯兩條高速公路間的交通流轉換以及黎城工業園區區域上下高速公路提供服務。

圖1 項目地理位置圖

2 工程自然條件

2.1 地形地貌

黎城西樞紐所在區地貌主要為山間盆地區，區域內高程在770～831 m之間，山梁圓滑平緩，大部分地段被中、上更新統黃土地層覆蓋，溝谷底部可見新近系紅褐色黏土，少數山梁上基巖直接出露。該區地形起伏較小，沖溝發育呈“V”字型。其中粉土（Q3）垂直節理發育，含大孔隙，屬松軟土類型，具（輕微）I級非自重濕陷，濕陷土層厚度在2～4 m之間；粉質黏土（Q2）垂直節理發育，含大孔隙和鈣質結核；黏土（N2b）上部一般含少量鈣質結核和礫石，下部一般為卵礫層。

2.2 水文

項目區內主要為濁漳北源，屬濁漳河三源之一，發源于榆社縣北部的三縣垴，經榆社縣流入長治市武鄉縣，在境內流經武鄉、沁縣、襄垣三縣，在襄垣縣小山交村南匯入濁漳河干流。流域面積為3 797 km2，主河道長116 km，河道比降0.44‰～3.63‰，主河床平均糙率0.025，主河槽寬150～300 m不等。上游為土石山區，土、紅土覆蓋于河谷的低山地帶，下游河床組成大部分以砂卵石或粗砂為主，偶有基巖出露。

2.3 氣象

項目區內氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，冬長夏短。具有春季干燥、多風；夏季炎熱、雨量集中；秋季涼爽濕潤，秋雨多于春雨；冬季寒冷干燥，雨雪偏少的氣候特征。

2.4 其他限制因素

樞紐互通布設及選型主要受地形、黎霍高速靳曲隧道、黎城工業園區、村莊、被交路平縱指標等因素制約，互通區范圍地形西高東低，黎霍高速距離長邯高速交叉處1 km設有短隧道1座，黎城工業園區位于長邯高速東南，區域內有坑東、坑西、坑南村莊分布。

3 技術標準

3.1 交通量預測

根據項目區域現狀及規劃路網結構基礎上，采用“四階段法”對黎霍高速主線交通量進行預測，黎城西樞紐主交通流向為霍州—河北往返方向，互通轉換交通量如圖2所示。

圖2 黎城西樞紐交通量分布圖

3.2 設計標準

主線技術指標：樞紐互通范圍內黎霍高速公路設計速度為80 km/h，分離式路基，路基寬度為12.75 m，最小平曲線半徑1 150 m，最大縱坡3%.

被交路技術指標：長邯高速公路設計速度80 km/h，整體式路基，路基寬度為39.5 m，雙向八車道，最小平曲線半徑2 500 m，最大縱坡2.751%.G207設計速度為80 km/h，整體式路基，路基寬度為12 m，最小平曲線半徑2 708 m，最大縱坡1.4%.

4 黎城西樞紐立交方案研究

4.1 路線接點的確定

a）與長邯高速公路接點的確定 長邯高速幸福莊以南采用新建分離路基三車道與既有四車道構成雙向七車道，幸福莊以北至天黎高速黎城東樞紐采用四車道拓寬至八車道。黎霍與長邯高速交叉點位于黎城縣幸福莊北、坑西村南路段，此路段即為長邯高速改擴建時為該項目預留接線位置。受工業園區已建企業及村莊限制，為與G207線銜接，與長邯高速接點最終選擇在坑南村西，此處向東沿沖溝布線，占用冶金粉末廠廠區邊緣。

b）與G207線接點的確定 G207線接點選擇主要受高差及工業廠區的限制，距離長邯高速最近的G207位于坑東村南，由于下穿長邯鐵路，標高較低（732.4 m），對應長邯高速標高 777.7 m，距離約920 m，平均縱坡5%，黎霍高速下穿長邯高速后仍難以滿足設置收費站的指標要求，同時該G207路段平縱面指標較低，平面半徑最小500 m，縱坡3.8%，不滿足平交設置要求。因此為克服高差，路線先上跨G207后向北與長邯鐵路并行布設，經坑東村東至村北與G207線平交，該處G207平縱面指標均較高，可以滿足平交布設要求，同時設置收費站路段地形平緩，平縱面指標較高。

互通方案比選主要從與交通量的適應性、與隧道間距大小、工程規模等因素考慮，選擇了3個方案進行深度比選，具體如下。

4.2 方案一（三岔T形+子葉形組合互通）

圖3 黎城西方案一平面圖

該方案主要考慮互通型式與交通量相適應，同時盡量增大黎霍高速端互通出入口與隧道的間距，將通往G207出口方向的次要交通流以匝道形式引出，將黎霍與長邯高速的交通轉換作為主流方向設計，匝道以定向及半定向為主，連接G207匝道與高速間連接匝道以環圈、半定向為主。

各匝道設計速度：A、B、C、D、G、H、J、L 為 60 km/h，E、F為40 km/h，其中 A、D匝道為單向雙車道，路基寬度為12.25 m，采用雙車道出入口設計；C、J、L匝道為單向雙車道，路基寬度為10.5 m，采用雙車道單出入口設計；B、E、F、G、H 匝道為單向單車道，路基寬度為9.0 m，部分匝道采用匝道分合流設計。長邯高速邯鄲至長治方向設置了集散車道。互通區匝道最小平曲線半徑為60 m、最大縱坡為3.986%（H匝道）。方案一共設橋梁8座。

方案一優點是匝道布設與交通量相適應，次要交通流提前分合流，可有效減少誤行；其次是主交通流進出黎霍高速路段由于不需設置輔助車道，互通區距離靳曲隧道間距相對較長，其中隧道出口距離互通入口凈距約為362 m，互通出口距隧道入口凈距約為354 m，滿足立交細則對互通與隧道的間距要求。缺點是占地較多，挖方工程量較大。

4.3 方案二（對稱象限雙環式變異苜蓿葉形）

該方案采用常規布設方法，將黎霍高速公路至G207方向作為主線設計，除E、F匝道為環圈式匝道外，其余均為定向及半定向匝道。

圖4 黎城西方案二平面圖

各匝道設計速度：A、B、C、D、G、H、L 為 60 km/h，E、F為40 km/h，其中 A、D匝道為單向雙車道，路基寬度為12.25 m，采用雙車道出入口設計；C匝道為單向雙車道，路基寬度為10.5 m，采用雙車道單出入口設計；B、E、F、G、H匝道為單向單車道，路基寬度為9.0 m。在長邯高速邯鄲至長治方向設置了集散車道。互通區匝道最小平曲線半徑為60 m、最大縱坡為3.95%（H匝道）。方案二共設橋梁6座。

方案二優點是占地及規模相對較小；缺點是以黎霍—G207方向作為主線設計，與交通量不相適應，車輛容易誤行；其次是互通距離靳曲隧道間距較小，其中隧道出口距離互通入口凈距約為292 m，互通出口距隧道入口凈距約為87 m，規范要求兩個間距分別為300 m、80 m，存在不滿足及接近極限值的情況，運營風險較大，需結合運行速度、隧道結構設計、交通組織管理、安全保障措施綜合分析論證優化方案。

4.4 方案三（三岔T形+子葉形組合互通）

考慮到方案一黎霍高速主線下穿長邯高速，局部排水困難，提出了方案三。該方案在平面采用方案一的基本形式，縱面上采用上跨長邯高速方案。調整后互通區匝道最小平曲線半徑為60 m、最大縱坡為4.835%（F匝道）。方案三共設橋梁8座。

方案三優點與方案一基本相同，另外由于采用上跨長邯高速，主線及匝道挖方工程量有所減少，互通區排水有所改善，占地相對較小；缺點是橋梁規模大幅增加，其中L匝道有特大橋1座，總體造價規模較大。

4.5 互通方案比選

黎城西樞紐互通各方案主要技術指標及工程規模對比見表1。

表1 黎城西樞紐互通方案比較表

綜合比選后認為：方案一雖占地較多，挖方工程量較大，但考慮到與交通量相適應，可有效減少誤行，同時距離隧道距離相對較長，有利于標志識別，總體造價規模相對適中，公路運營安全性高，故確定方案一為黎城西樞紐互通立交推薦方案。

5 結語

本文通過對黎城西樞紐立交的總體布局進行方案研究比選，結合長邯高速公路現狀及地形、地物、地質，因地制宜，通過技術、經濟等綜合比選，得出各方面均較優的推薦方案，以提高黎霍高速的總體運營水平及運營安全性，以獲取最大的社會經濟效益。